黃鐳，柯寒，陳戈輝，鄭妍*

武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院（武漢 430205）

近年來(lái)，食品研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)逐漸從傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品轉(zhuǎn)向具有生理調(diào)節(jié)功能性的食品[1]。正常人體腸道內(nèi)存在大量的共生菌群，其中益生元（Prebiotics）是一種可選擇性發(fā)酵且專一性改變腸道中對(duì)宿主健康有益菌群的組成和活性的食品成分，其主要是一些非消化性的低聚糖和部分寡糖[2]。近些年有研究發(fā)現(xiàn)，一些不易消化的長(zhǎng)鏈復(fù)合碳水化合物也可以作為新型益生元[3]。

黃精為百合科植物黃精（Polygonatum sibiricumRedoute）的根莖，又名老虎姜、雞頭參，味甘、性平的特點(diǎn)以及健脾、補(bǔ)腎、潤(rùn)肺、生津等功能?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究證明，黃精多糖（Polygonatumpolysaccharide）是黃精主要的活性與功能成分，具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)血糖血脂、調(diào)節(jié)免疫等作用[4]。國(guó)內(nèi)目前針對(duì)黃精多糖益生元效應(yīng)及相關(guān)產(chǎn)品的研究較少，因此將黃精多糖作為候選益生元，提取并加入到食品中制備益生元類食品有著巨大的開(kāi)發(fā)潛力[5-6]。

試驗(yàn)以黃精為原料通過(guò)酶解法提取黃精多糖，針對(duì)黃精多糖對(duì)植物乳桿菌的益生元效應(yīng)進(jìn)行考察，在此基礎(chǔ)上制備黃精多糖益生元糕，以期對(duì)黃精多糖功能性食品的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃精（產(chǎn)自安徽池州，市售）；纖維素酶（15 000 U/g），國(guó)藥集團(tuán)有限公司；MRS肉湯（青島高科園海博生物技術(shù)有限公司）；無(wú)水乙醇95%、牛肉浸膏、蛋白胨、酵母提取物、吐溫80（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；無(wú)水乙醇（天津市凱通化學(xué)試劑有限公司）；糯米粉、白砂糖（市售）；植物乳桿菌（實(shí)驗(yàn)室自備）。

1.2 儀器與設(shè)備

YR-30超微粉碎機(jī)（濟(jì)南銀潤(rùn)包裝機(jī)械有限公司）；722型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)（天津市普瑞斯儀器有限公司）；YQX-11厭氧培養(yǎng)箱（上海鼎科儀器有限公司）；FD-1A-50冷凍真空干燥機(jī)（臨海市譚氏真空設(shè)備有限公司）；FE20K精密酸度計(jì)（上海合測(cè)實(shí)業(yè)有限公司）；DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海五相儀器儀表有限公司）；TA.XT. PLUS質(zhì)構(gòu)儀（英國(guó)Stable Micro. Sys公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 黃精多糖的益生元效應(yīng)試驗(yàn)方法

1.3.1.1 黃精多糖的制備

將黃精塊莖切片并干燥，用超微粉碎機(jī)打粉，過(guò)篩后通過(guò)索氏抽提對(duì)原料粉末進(jìn)行脫脂處理，并烘干備用；稱取一定量脫脂處理后的黃精粉末于圓底燒瓶，按照料液比1︰25（g/mL）加入蒸餾水，pH為5.5，添加3%纖維素酶，設(shè)定酶解溫度為55 ℃，提取100 min，以4 000 r/min離心10 min，取上清液[7]；用3倍體積95%乙醇沉淀，靜置24 h后，以4 000 r/min離心10 min，去上清液，不溶物用蒸餾水溶解，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除多余乙醇，剩余溶液凍干，為黃精粗多糖凍干粉，待用。

1.3.1.2 黃精多糖添加量對(duì)益生元效應(yīng)的影響

以MRS培養(yǎng)基配方為基礎(chǔ)，利用黃精多糖凍干粉梯度替代其中葡萄糖，分別配置葡萄糖與黃精多糖比例為4︰0，3︰1，2︰2，1︰3和0︰4的改良MRS（后稱為PMRS）液體培養(yǎng)基。接種活化好的植物乳桿菌于PMRS中，37 ℃厭氧培養(yǎng)48 h；再以無(wú)菌PMRS培養(yǎng)基調(diào)零，在600 nm下測(cè)定培養(yǎng)后菌液的吸光度；同時(shí)取一定量的菌液利用pH計(jì)測(cè)定其pH，以此來(lái)評(píng)價(jià)黃精多糖對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)的影響。

1.3.2 黃精多糖益生元糕的制作工藝

分別稱取一定量糯米粉與黃精多糖粉進(jìn)行混合，再將一定濃度的蔗糖水加入到混粉中，將混合粉揉捏成面團(tuán)，放在蒸鍋中蒸制一定時(shí)間后，取出待稍稍冷卻[8-9]，裝入規(guī)格為15 mm×20 mm的模具，等待脫模后，將已成型的糕點(diǎn)刷熟菜籽油，即為黃精多糖益生元糕（后簡(jiǎn)稱PPC）。

1.3.3 PPC的制備單因素試驗(yàn)

1.3.3.1 黃精多糖粉添加量對(duì)品質(zhì)的影響

控制糯米粉與黃精多糖粉總質(zhì)量為100 g，設(shè)定黃精多糖粉添加量分別為10%，20%，30%，40%和50%，用50 mL 0.5 g/mL蔗糖水將混粉調(diào)制成面團(tuán)，隔水蒸20 min后取出入模[10]，成型并刷油，進(jìn)行感官及質(zhì)構(gòu)（黏性、咀嚼性、彈性）指標(biāo)測(cè)定，對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.3.3.2 蔗糖水質(zhì)量濃度對(duì)品質(zhì)的影響

黃精多糖粉添加量為1.3.3.1中最優(yōu)量，設(shè)定蔗糖水質(zhì)量濃度分別為0.1，0.3，0.5，0.7和0.9 g/mL，后續(xù)操作同上。

1.3.3.3 隔水蒸時(shí)間對(duì)品質(zhì)的影響

黃精多糖粉添加量及蔗糖水質(zhì)量濃度分別選擇1.3.3.1和1.3.3.2中最優(yōu)量，設(shè)定隔水蒸時(shí)間分別為10，15，20，25和30 min，后續(xù)操作同上。

1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以黃精多糖粉添加量、蔗糖水質(zhì)量濃度和隔水蒸時(shí)間為考察因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化PPC制備的最優(yōu)工藝。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.5 指標(biāo)檢測(cè)方法

1.3.5.1 黃精多糖提取率測(cè)定方法

稱取100 mg干燥至恒質(zhì)量的葡萄糖，制成質(zhì)量濃度為1 mg/mL的葡萄糖溶液，精密取0，0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 mL的上述溶液，分別置于比色管內(nèi)，各補(bǔ)加水至2 mL，在分別加入1 mL 5%的苯酚，然后快速加入5 mL硫酸，混合后葡萄糖質(zhì)量為0.0，0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 mg，室溫下靜置30 min，最后在490 nm處測(cè)吸光度。用測(cè)定的吸光度作為縱坐標(biāo)，多糖含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱取一定質(zhì)量黃精多糖凍干粉，蒸餾水溶解并定容到一定體積，按上法進(jìn)行操作，再根據(jù)式（1）計(jì)算多糖提取率。

式中：X為黃精多糖提取率，%；C為稀釋液多糖質(zhì)量濃度，mg/mL；V為測(cè)定吸光度時(shí)吸取的黃精多糖溶液體積，mL；m1為測(cè)量用黃精多糖粉質(zhì)量，mg；m2為原料提取后所得黃精多糖粉質(zhì)量，g；m3為提取所用原料質(zhì)量，g。

1.3.5.2 感官評(píng)價(jià)方法

選10名從事食品相關(guān)專業(yè)人員，在室溫下對(duì)PPC的硬度、黏度、咀嚼性、滋味、適口性進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)分如表2所示[11]，呈送和品評(píng)順序隨機(jī)，每組測(cè)試樣品在得分后去掉1個(gè)最高分和1個(gè)最低分，然后取算數(shù)平均值。

表2 PPC感官評(píng)定表

1.3.5.3 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)定方法

取一塊制備好的PPC，用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定，每組處理的樣品平行測(cè)定3次，結(jié)果取3次測(cè)定的平均值。探頭P/36 R，模式TPA，測(cè)前速率2 mm/s，測(cè)試速率5 mm/s，測(cè)后速率5 mm/s，壓縮程度50%，兩次下壓間隔時(shí)間10 s，壓縮次數(shù)2次，測(cè)定黏性、咀嚼性以及彈性。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃精多糖益生元效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在λ=490 nm處測(cè)得葡萄糖溶液的濃度-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性回歸方程為：y=0.514 64x+0.012 86，R2=0.992 31。利用式（1）計(jì)算黃精多糖提取率，為12.03%。

控制葡萄糖與黃精粗多糖的比例研制不同黃精多糖含量的PMRS培養(yǎng)基，通過(guò)測(cè)定植物乳桿菌培養(yǎng)后基質(zhì)的吸光度和pH，考察黃精多糖對(duì)植物乳桿菌的益生元效應(yīng)，結(jié)果如圖1所示。與基礎(chǔ)培養(yǎng)基作對(duì)比（葡萄糖與黃精多糖比例為4︰0），PMRS培養(yǎng)基用于植物乳桿菌培養(yǎng)，其培養(yǎng)液吸光度隨著黃精多糖的增加呈現(xiàn)先上升后逐漸趨向平緩的趨勢(shì)，表明植物乳桿菌在PMRS培養(yǎng)基中有良好的增殖，且增殖量?jī)?yōu)于未添加黃精多糖的普通MRS培養(yǎng)基。黃精多糖可以被植物乳桿菌分解利用，并且使其生長(zhǎng)良好；同時(shí)隨著黃精多糖的增加，培養(yǎng)液pH呈現(xiàn)先降低后趨于平緩的趨勢(shì)，分析原因可能是植物乳桿菌在PMRS培養(yǎng)基中生長(zhǎng)繁殖時(shí)，分解其中碳源使產(chǎn)酸量不斷增加，但隨著多糖等物質(zhì)的消耗，植物乳桿菌的生長(zhǎng)趨緩pH逐漸飽和，這也表明黃精多糖對(duì)植物乳桿菌的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。當(dāng)黃精多糖添加量過(guò)高時(shí)，菌體細(xì)胞會(huì)由于高滲透壓的環(huán)境而脫去水分，從而抑制菌體生長(zhǎng)，產(chǎn)酸減少[12]。由此可證明黃精多糖的益生元功效，對(duì)相關(guān)益生元效應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

圖1 黃精多糖對(duì)培養(yǎng)基pH及吸光度的影響

2.2 PPC制備工藝優(yōu)化

該產(chǎn)品的研制通過(guò)在傳統(tǒng)糯米糕配方中額外添加黃精多糖，通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，期望提升產(chǎn)品功能性。

2.2.1 黃精多糖添加量對(duì)品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著黃精多糖的添加，PPC總體感官評(píng)分先升高后逐漸降低，當(dāng)添加量為30%時(shí)，感官總分達(dá)到最大值（8.06分）。而PPC的彈性、黏性和咀嚼性隨黃精多糖粉的添加量增加總體呈下降趨勢(shì)，分析原因可能與其中淀粉含量的減少有關(guān)。糯米粉中淀粉的含量高達(dá)90%，降低的淀粉含量導(dǎo)致PPC彈性、黏度的降低。同時(shí)通過(guò)感官評(píng)分可知，適量的黃精多糖對(duì)其總體品質(zhì)有提升效果，但含量過(guò)高，也會(huì)使口感下降。綜上所述，以感官評(píng)定為主要指標(biāo)進(jìn)行考慮，黃精多糖添加量為30%其品質(zhì)較好。

圖2 黃精多糖粉添加量對(duì)PPC感官及質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.2.2 蔗糖水質(zhì)量濃度對(duì)品質(zhì)的影響

蔗糖水質(zhì)量濃度不僅會(huì)影響產(chǎn)品的口感，對(duì)其質(zhì)構(gòu)品質(zhì)的影響也較大[13]。從圖3可以看出，隨著蔗糖水質(zhì)量濃度的增加，PPC的感官評(píng)分和彈性均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，質(zhì)構(gòu)黏性、咀嚼性均呈現(xiàn)出先緩后快上升的趨勢(shì)。

蔗糖的添加會(huì)對(duì)淀粉的凝膠特性產(chǎn)生影響，從而對(duì)PPC的咀嚼性、黏性等產(chǎn)生影響。蔗糖所含有的羥基使其具備良好的親水性，與食品體系中的水分子羥基作用形成氫鍵，削弱水分子與淀粉分子間的氫鍵作用，使得淀粉分子間的氫鍵作用增強(qiáng)，表現(xiàn)為食品質(zhì)構(gòu)特性（黏性、彈性等）的增加，但蔗糖加入過(guò)多，部分蔗糖分子與淀粉分子間形成氫鍵，從而減弱淀粉分子間的氫鍵作用，導(dǎo)致凝膠硬度等質(zhì)構(gòu)特性降低[14]。

綜合評(píng)價(jià)，當(dāng)蔗糖添加量為0.7 g/mL時(shí)，PPC感官評(píng)分達(dá)到最大值（7.98分），整體品質(zhì)較好。

2.2.3 隔水蒸時(shí)間對(duì)品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著隔水蒸時(shí)間的延長(zhǎng)，PPC感官評(píng)分與彈性先上升后逐漸穩(wěn)定，而黏性與咀嚼性總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。隔水蒸時(shí)間對(duì)PPC質(zhì)構(gòu)特性造成的影響，可能是PPC在熟化過(guò)程中，與淀粉中羥基變化有關(guān)，淀粉與水熱作用充分，越容易蒸煮，在利用外界熱能加熱的過(guò)程中，淀粉顆粒內(nèi)部相互作用的氫鍵被打開(kāi)，使親水基團(tuán)（—OH）暴露，并與水分子親和而吸水膨脹，使淀粉糊化，導(dǎo)致PPC彈性、黏性、咀嚼性的上升[15]。但蒸煮時(shí)間過(guò)久，又會(huì)破壞PPC自身的交聯(lián)狀態(tài)而導(dǎo)致整體形態(tài)坍塌，品質(zhì)下降。當(dāng)蒸煮時(shí)間為25 min時(shí)，感官總分達(dá)到最大值（8.03分），此時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)較好。

圖3 蔗糖水質(zhì)量濃度對(duì)PPC感官及質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖4 隔水蒸時(shí)間對(duì)PPC感官及質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.3 PPC工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇黃精多糖添加量、蔗糖水質(zhì)量濃度、隔水蒸時(shí)間3個(gè)因素，以感官評(píng)價(jià)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)PPC的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1所示，結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可以看出A2B2C3為最佳組合，此時(shí)感官評(píng)分為8.76。通過(guò)K值計(jì)算，對(duì)理論最佳組合進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果為A2B1C3。因試驗(yàn)組結(jié)果與理論組結(jié)果不吻合，因此需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

根據(jù)表4中的驗(yàn)證試驗(yàn)得知，由蔗糖水濃度差異帶來(lái)的總體得分區(qū)別，此時(shí)感官評(píng)分為8.34。通過(guò)R值計(jì)算可知每個(gè)因素的主次順序，即A＞C＞B。綜合考慮得最佳工藝組合為A2B2C3，即黃精多糖添加量為30%，蔗糖添水質(zhì)量濃度為0.7 g/mL，蒸煮時(shí)間為30 min。同時(shí)為了對(duì)兩組試驗(yàn)的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，對(duì)其黏性、咀嚼性和彈性也進(jìn)行了檢測(cè)。由表5可知，兩個(gè)組合的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)差別沒(méi)有很大，PPC最佳工藝下的黏性、咀嚼性、彈性分別為622.27，7 163.33和0.93，可作為今后的制備和生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

表3 PPC正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

表4 PPC驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

表5 PPC質(zhì)構(gòu)驗(yàn)證結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)酶解法提取了黃精多糖，并通過(guò)改變葡萄糖與黃精多糖的添加比例改變MRS培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)經(jīng)優(yōu)化后的PMRS培養(yǎng)基對(duì)植物乳桿菌有很好的促進(jìn)作用，也從一定程度上說(shuō)明了黃精多糖的益生元效應(yīng)。同時(shí)試驗(yàn)還研究了黃精多糖粉添加量、蔗糖水質(zhì)量濃度及隔水蒸時(shí)間對(duì)PPC品質(zhì)的影響，優(yōu)化制備工藝，所得PPC軟糯香甜，有較宜人的黃精香味，略有回甘。同時(shí)因黃精多糖所具有的活性功能以及益生元效應(yīng)，以PPC的形式制作黃精多糖功能性食品，期望可以更好地發(fā)揮黃精中多糖類物質(zhì)的作用，具有一定的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。